◆作者：陳星平 陳婷 孫加節(jié) 羅君誼 習欠云

◆單位：華南農(nóng)業(yè)大學動物科學學院

1 “無抗時代”抗生素替代物問題

自從抗生素運用于畜禽生產(chǎn)以來，抗生素在畜禽疾病防治、改善生長性能等方面發(fā)揮了重要作用。但隨著抗生素的濫用導致了一系列的問題，如嚴重的細菌耐藥性及藥物殘留，從而引發(fā)了食品安全、環(huán)境污染等諸多問題，嚴重威脅了人類的安全?？股氐暮侠硎褂迷谑澜绺鲊咽艿礁叨戎匾?，一大批抗生素已被禁止用于食用畜禽的生產(chǎn)。因此，“安全、綠色、新型和高效”的抗生素替代物產(chǎn)品的開發(fā)與利用已成為研究熱點，其中研究較多的有微生態(tài)制劑、抗菌肽和植物提取物等。

1.1 微生態(tài)制劑

微生態(tài)制劑是一種安全綠色環(huán)保飼料添加劑，能發(fā)揮提高畜禽生長性能，調(diào)節(jié)動物腸道微生態(tài)平衡改善機體免疫能力、提高飼料轉(zhuǎn)化率、增加經(jīng)濟效益和保護生態(tài)環(huán)境等作用，常見的微生態(tài)制劑有乳酸桿菌、鏈球菌、雙歧桿菌、芽孢桿菌和酵母菌等。

1.1.1 微生態(tài)制劑的作用及其機理

微生態(tài)制劑是由多種益生菌復合配制而成，益生菌可產(chǎn)生蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶等，在這些酶的作用下，飼料中的蛋白質(zhì)、淀粉等大分子物質(zhì)分解成易被動物消化吸收的小分子營養(yǎng)物質(zhì)，提高了飼料的消化率，降低糞便中氨氮物質(zhì)的含量，進而減少了排泄物對環(huán)境的污染；同時，微生態(tài)制劑會使飼料富含酸香味，提高飼料的適口性，進而促進畜禽的采食；此外，益生菌能在腸道內(nèi)生長繁殖，消耗腸道內(nèi)的養(yǎng)分及氧氣，使腸道形成局部厭氧環(huán)境，而且益生菌群能在消化道內(nèi)產(chǎn)生的乳酸、乙酸等有機酸，降低了消化道的pH值，抑制腸道內(nèi)有害菌群的生長繁殖，維持腸道微生態(tài)穩(wěn)態(tài)。微生態(tài)制劑可通過使機體產(chǎn)生大量的免疫球蛋白來增強動物體的免疫功能。

1.1.2 微生態(tài)制劑在畜牧業(yè)生產(chǎn)中存在的主要問題

首先，微生態(tài)制劑中復合益生菌的對不同動物不同階段的最佳配制還有待闡明；然后，微生態(tài)制劑中發(fā)揮主要作用的物質(zhì)有效及其作用機理還不清楚；此外，缺乏優(yōu)良生產(chǎn)菌種,產(chǎn)品不穩(wěn)定以及熱穩(wěn)定性不夠,易失活；而且，發(fā)酵工藝的不成熟也導致微生態(tài)制劑難以大規(guī)模推廣。

1.2 抗菌肽

抗菌肽是自然界所有生物體都能分泌的一類具有抗菌活性的20～50個氨基酸殘基組成的小肽。在細菌核糖體中合成抗菌肽也稱為細菌素，通常對親緣關(guān)系較近的菌株具有抗菌活性，但也有報道稱一些細菌素具有廣泛的抗菌活性。此外，抗菌肽還具有熱穩(wěn)定性、抗菌機制獨特和不易產(chǎn)生耐藥性等特點，且不會造成環(huán)境污染問題。

1.2.1 抗菌肽的作用及其機理

抗菌肽具有其獨特的抗菌機制，主要通過以下3個方面發(fā)揮抗菌作用：

①抗菌肽使細胞壁激活了細菌的自溶酶,阻礙細胞壁的生長,導致細胞壁的通透性增加，造成細菌滲透壓失衡，最后導致細胞破裂、細菌死亡。

②大多數(shù)的抗菌肽具有陽離子特性，其正電荷殘基與細菌細胞膜上的負電荷相互作用，然后抗菌肽的疏水性殘基會形成一定的二級結(jié)構(gòu)，親水部分則與胞膜脂質(zhì)結(jié)合構(gòu)成通道周壁形成跨膜離子通道，改變了細胞膜的通透性，導致細胞內(nèi)物質(zhì)外泄，導致細菌死亡。

③抗菌肽可與細胞內(nèi)的靶分子如核酸、蛋白質(zhì)等特異性結(jié)合，阻斷DNA復制、RNA合成和翻譯以及抑制蛋白質(zhì)的活性，導致細胞代謝異常，發(fā)揮其抗菌作用。

1.2.2 抗菌肽在畜牧業(yè)生產(chǎn)中存在的主要問題

首先，抗菌肽是在細菌核糖體內(nèi)合成的一類小肽，分離純化難度大，而化學合成成本較高，用于生產(chǎn)實踐會導致飼養(yǎng)成本的升高；其次，抗菌肽易被內(nèi)源性蛋白酶水解，從而失去抗菌活性；最重要的是，抗菌肽的安全性和效價評估方面的研究還很少，需大量的研究來闡述。

1.3 飼用植物提取物

天然植物提取物添加劑是以一種或多種天然植物全株或其部分為原料，經(jīng)物理提取或生物發(fā)酵法加工而成，具有營養(yǎng)、促生長、提高飼料利用率和改善動物產(chǎn)品品質(zhì)等功效的飼料添加劑。植物提取物中的酚類化合物為主要的抗菌活性分子，如香芹酚、百里香酚、丁子香酚等。它具有天然、毒副作用小、不易殘留、基本無耐藥性、資源豐富等特點。

1.3.1 植物提取物的作用及其機理

植物提取物能夠清除機體自由基，起到抗氧化的作用，使動物免受因氧化應(yīng)激導致的損傷。植物提取物可通過與細胞膜上的磷脂脂肪酸鏈結(jié)合，導致細胞膜的通透性改變，引起胞內(nèi)物質(zhì)外泄，導致細胞死亡。同時，還可與細菌中的蛋白及酶作用,破壞菌體細胞的形態(tài),導致胞膜通透性、完整性受到破壞,影響細胞的正常代謝活動從而抑制細菌生長。此外，植物提取物還可通過促進免疫球蛋白的分泌、增強免疫細胞的活性，以發(fā)揮免疫增強的作用。

1.3.2 植物提取物在畜牧業(yè)生產(chǎn)中存在的主要問題

植物中有效成分的提取工藝復雜，成本較高，和抗菌肽一樣，用于生產(chǎn)實踐會大大提升生產(chǎn)成本；同時，其產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、使用效果的不確定性以及沒有統(tǒng)一的質(zhì)量標準。

2 腸道健康問題

動物體腸道中生活著數(shù)以萬計的共生菌群，它們的種類繁多，可達上千種，數(shù)量也很驚人，是動物細胞總量的10倍以上，迄今為止，仍有80%以上的微生物不為人知。這些腸道微生物和動物體存在著互利共生的關(guān)系，對于維持動物的健康發(fā)揮著重要的作用。當腸道內(nèi)平衡因某些因素被打破致使腸道菌群發(fā)生紊亂時，動物就可能患病。腸道是最大的疾病防御堡壘。腸道可以看做是由口到肛門的一條管子。這個管道是對外界環(huán)境開放的，外界的細菌、病毒和毒素，很容易入侵腸道。為了抵御經(jīng)口進入的大量致病菌的侵襲，70%以上的免疫細胞都位于腸黏膜內(nèi)，其所含的淋巴細胞數(shù)量遠高于其他淋巴組織。70%～80%的免疫球蛋白合成細胞在胃腸道。所以，在我們考慮動物營養(yǎng)的同時，還需要考慮腸道健康。腸道健康的標志包括腸道結(jié)構(gòu)和功能的完整性及腸道微生物平衡。腸道微生物平衡可以從以下幾個方面考慮：（1）飼養(yǎng)環(huán)境，保證動物的環(huán)境干凈衛(wèi)生、無異味以及溫濕度適宜；（2）飼料品質(zhì)：飼料原料中不能含有霉菌毒素等有害物質(zhì)；（3）病原微生物：做好消毒工作，減少動物與病原微生物接觸的幾率。（4）合理使用飼料添加劑：如微生態(tài)制劑等可以維持腸道微生物的平衡與穩(wěn)定，日糧中添加腐植酸可以減少糞便中氨氮的排出，改善飼養(yǎng)環(huán)境等。對于幼畜雛禽來說，腸道健康至關(guān)重要，就拿仔豬來說，腸道屏障功能障礙導致仔豬腹瀉進而造成仔豬存活率低、生長緩慢等問題。

3 動物營養(yǎng)與環(huán)境

畜牧業(yè)是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),但畜牧業(yè)對環(huán)境造成污染卻不容忽視。隨著抗生素的藥物殘留問題及過量的氮、磷通過畜禽糞便排泄到有限的土地,這些超負荷的污染物造成環(huán)境的嚴重污染,人類的自身安全問題也日趨惡化。黨的十八大把生態(tài)文明建設(shè)列入全面建設(shè)小康社會的目標之一，所以我們在設(shè)計飼料配方的時候不但要考慮滿足動物生長發(fā)育的需要，還要考慮氨基酸是否平衡，營養(yǎng)是否過量等問題。一方面可以節(jié)約飼養(yǎng)成本，另一方面可以減少畜禽排泄物造成的污物處理難度。

4 分子營養(yǎng)問題

分子營養(yǎng)學主要是研究營養(yǎng)素與基因之間的相互作用（包括營養(yǎng)素與營養(yǎng)素之間、營養(yǎng)素與基因之間和基因與基因之間的相互作用）及其對機體健康影響的規(guī)律和機制，并據(jù)此提出促進健康和防治營養(yǎng)相關(guān)疾病措施的一門學科。動物分子營養(yǎng)學一方面研究營養(yǎng)素對基因表達的調(diào)控作用，以及對基因組結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的影響，進而對動物健康產(chǎn)生的影響（營養(yǎng)基因組學）；另一方面研究遺傳因素對營養(yǎng)素消化、吸收、分布、代謝、排泄及生理功能的決定作用。動物分子營養(yǎng)學作為動物營養(yǎng)科學的組成部分，它是從分子水平上探索動物營養(yǎng)現(xiàn)象的分子機制。那么是否能夠在基因水平通過基因敲除或者過表達等在基因水平上干預的方式來提高動物的抗菌抗病能力，進而取得更好的經(jīng)濟效益呢？這還需要大量的實驗來驗證并評估其安全性。